JPH01264727A - 高強度歯車の製造方法 - Google Patents
高強度歯車の製造方法Info
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- JPH01264727A JPH01264727A JP8627188A JP8627188A JPH01264727A JP H01264727 A JPH01264727 A JP H01264727A JP 8627188 A JP8627188 A JP 8627188A JP 8627188 A JP8627188 A JP 8627188A JP H01264727 A JPH01264727 A JP H01264727A
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Landscapes
- Gear Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は高強度歯車の製造方法に係り、特に自動車のト
ランスミッション等の駆動伝達系に用いられる歯車の製
造方法に関する。
ランスミッション等の駆動伝達系に用いられる歯車の製
造方法に関する。
従来自動車用のハイポイドギヤのように高強度が要求さ
れる歯車は浸炭焼入または浸炭浸窒焼入後にショットピ
ーニング等の表面強化を行なって製造されていた。これ
らショットピーニングではショット粒はスチールショッ
トでありその硬度はショット粒の寿命及び管理上の問題
からＨ，［：４０〜５０（平均Ｈｖ４５０）と低かった
。
れる歯車は浸炭焼入または浸炭浸窒焼入後にショットピ
ーニング等の表面強化を行なって製造されていた。これ
らショットピーニングではショット粒はスチールショッ
トでありその硬度はショット粒の寿命及び管理上の問題
からＨ，［：４０〜５０（平均Ｈｖ４５０）と低かった
。
最近、車両重量の軽量化と共にますますエンジンが高出
力化（ターボ、ツインターボ、スーパーチャージャー装
着、４バルブ等）し、ギヤ類に加わる負荷応力が厳しく
なり、歯元の曲げ疲労強度や歯面のピッチング疲労強度
が不足することが度々あった。その対策として材質処理
を変更したり、上記の焼入後にショットピーニング加工
を追加する等の手段が試みられていたが疲労強度を安定
して向上させるべく決定的な手段とは云い難く、部品の
品質、精度、Ａｓ５ｙ精度のシビアーな管理も含め、−
ランク上のＡｓ５ｙ構造とならざるを得ないのが現状で
あった。
力化（ターボ、ツインターボ、スーパーチャージャー装
着、４バルブ等）し、ギヤ類に加わる負荷応力が厳しく
なり、歯元の曲げ疲労強度や歯面のピッチング疲労強度
が不足することが度々あった。その対策として材質処理
を変更したり、上記の焼入後にショットピーニング加工
を追加する等の手段が試みられていたが疲労強度を安定
して向上させるべく決定的な手段とは云い難く、部品の
品質、精度、Ａｓ５ｙ精度のシビアーな管理も含め、−
ランク上のＡｓ５ｙ構造とならざるを得ないのが現状で
あった。
従って、高負荷域ならびに低負荷域の全域に亘って、安
定して高強度の得られる手段が強く要望されていた。
定して高強度の得られる手段が強く要望されていた。
なお昭和６２年３月２０日付の日刊工業新聞に立方晶窒
化ホウ素ホイールで研削すると鉄鋼材料であれば材料強
度が３０％向上する旨開示されている。
化ホウ素ホイールで研削すると鉄鋼材料であれば材料強
度が３０％向上する旨開示されている。
本発明は歯車の歯元曲げ疲労強度や作用歯面のピッチン
グ疲労強度を向上させた小型、軽量の歯車の製造方法を
提供することを目的とする。
グ疲労強度を向上させた小型、軽量の歯車の製造方法を
提供することを目的とする。
上記課題は本発明によれば
荒歯初工程後の仕上歯切工程において、高周波焼入、浸
炭あるいは浸炭・浸窒焼入焼戻しによる表面硬化処理を
行なった後、ショット粒硬度がＨｖ５５０〜７５０、シ
ョット時間３〜１０分の条件でショットピーニングを行
ない、立方晶窒化ホウ素ホイールで深さ３０〜８０μ研
削することを特徴とする高強度歯車の製造方法によって
解決される。
炭あるいは浸炭・浸窒焼入焼戻しによる表面硬化処理を
行なった後、ショット粒硬度がＨｖ５５０〜７５０、シ
ョット時間３〜１０分の条件でショットピーニングを行
ない、立方晶窒化ホウ素ホイールで深さ３０〜８０μ研
削することを特徴とする高強度歯車の製造方法によって
解決される。
ショットピーニングは、インペラーあるいは空気流ノズ
ルタイプのものを用い、ショット粒硬度がＨｖ５５０〜
７５０、ショット粒径が０．５〜１．０ ｍｍの砥粒（
主にスチール）をショット（投射）時間３〜１０分、例
えば投射速度４０〜７０ｍ／ＳｅＣ、アークハイト０．
５（１〜０．８０ （ｍｍ） 、カバレージ３００％以
上狙いで歯車の作用歯面および歯底に均一にショットピ
ーニング加工を行う。その後立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ
）ホイール（ＣＢＮ電着砥石）を用い、上記処理された
歯車の作用歯面および歯底を３０μ〜８０μ研削仕上加
工する。
ルタイプのものを用い、ショット粒硬度がＨｖ５５０〜
７５０、ショット粒径が０．５〜１．０ ｍｍの砥粒（
主にスチール）をショット（投射）時間３〜１０分、例
えば投射速度４０〜７０ｍ／ＳｅＣ、アークハイト０．
５（１〜０．８０ （ｍｍ） 、カバレージ３００％以
上狙いで歯車の作用歯面および歯底に均一にショットピ
ーニング加工を行う。その後立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ
）ホイール（ＣＢＮ電着砥石）を用い、上記処理された
歯車の作用歯面および歯底を３０μ〜８０μ研削仕上加
工する。
ショット粒硬度が５５０未満ではアークハイトを０．６
〜０，７程度にそろえた場合表面の圧縮残留応力値が低
くなり、歯車の歯元曲げ疲労強度や作用歯面のピッチン
グ疲労強度が向上せず、一方シヨツト粒硬度が７５０を
超えると圧縮残留応力値が高くなり、歯車の歯元曲げ疲
労強度や作用歯面のピッチング疲労強度は増大するもの
の圧縮残留応力のピーク位置もより深い位置へ移動する
ため、研削量が増大してしまう。
〜０，７程度にそろえた場合表面の圧縮残留応力値が低
くなり、歯車の歯元曲げ疲労強度や作用歯面のピッチン
グ疲労強度が向上せず、一方シヨツト粒硬度が７５０を
超えると圧縮残留応力値が高くなり、歯車の歯元曲げ疲
労強度や作用歯面のピッチング疲労強度は増大するもの
の圧縮残留応力のピーク位置もより深い位置へ移動する
ため、研削量が増大してしまう。
ショット時間を３〜１０分間と規定したのは所定の硬度
を得るのに必要な時間であり、１０分間を超えても硬さ
はほぼ飽和してしまう。
を得るのに必要な時間であり、１０分間を超えても硬さ
はほぼ飽和してしまう。
ＣＢ Ｎホイールでの研削を３０μ〜８０μと規定した
のは３０μ未満では、浸炭処理時に発生する粒界酸化に
よる表面異常層相当分の除去が不可能であり、８０μを
超えると疲労強度に有益な深さ方向の圧縮残留応力が高
い状態で表面に残らないためである。
のは３０μ未満では、浸炭処理時に発生する粒界酸化に
よる表面異常層相当分の除去が不可能であり、８０μを
超えると疲労強度に有益な深さ方向の圧縮残留応力が高
い状態で表面に残らないためである。
本発明によれば表面硬化処理、ショットピーニング処理
後、ＣＢＮホイール研削処理を組合わせているので材料
の強度向上に寄与するものである。
後、ＣＢＮホイール研削処理を組合わせているので材料
の強度向上に寄与するものである。
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
ＪＩＳＳＣＭ４２０Ｈｏｒ ５Ｃｒ４２０Ｈ肌焼鋼を使
用し、ＦＦ（Ａ／Ｔ 、 Ｍ／Ｔも含む）ファイナルギ
ヤ対を製造し、ホブ切削加工後、９３０℃〜９５０℃×
１５０〜２４０分の条件で浸炭焼入処理を行い、１３０
℃〜１６０℃×６０〜１２０分の焼戻し処理を行った。
用し、ＦＦ（Ａ／Ｔ 、 Ｍ／Ｔも含む）ファイナルギ
ヤ対を製造し、ホブ切削加工後、９３０℃〜９５０℃×
１５０〜２４０分の条件で浸炭焼入処理を行い、１３０
℃〜１６０℃×６０〜１２０分の焼戻し処理を行った。
その後、第１表に示すような条件でショットピーニング
加工を行い、ＣＢＮホイールにて最終研削仕上加工を行
った。その結果を第１表に示す。第１表に示した各条件
において浸炭焼人肌の歯車の曲げ疲れ限度を１００とし
た場合の比率（Ｓ）及び浸炭焼入歯車のピッチング疲労
寿命を１とした場合の比率を求め、それぞれ第１図及び
第２図に示すと共に第１表にも示した。
加工を行い、ＣＢＮホイールにて最終研削仕上加工を行
った。その結果を第１表に示す。第１表に示した各条件
において浸炭焼人肌の歯車の曲げ疲れ限度を１００とし
た場合の比率（Ｓ）及び浸炭焼入歯車のピッチング疲労
寿命を１とした場合の比率を求め、それぞれ第１図及び
第２図に示すと共に第１表にも示した。
以下余白
高硬度ショットピーニング加工後ＣＢＮホイール研削仕
上した本発明の歯車は、浸炭のままのものならびに従来
のショットピーニング加工を施した後、ＣＢＮホイール
研削仕上したものに比べ、低サイクル強度は大巾に改善
されており、疲れ限度については２０〜４０％も向上し
ている。
上した本発明の歯車は、浸炭のままのものならびに従来
のショットピーニング加工を施した後、ＣＢＮホイール
研削仕上したものに比べ、低サイクル強度は大巾に改善
されており、疲れ限度については２０〜４０％も向上し
ている。
また高硬度ショットピーニング加工した後ＣＢＮホイー
ル研削仕上した本発明の歯車は、浸炭のままのものに比
べ、歯面のピッチング疲労寿命は１３〜１６倍に向上し
ている。浸炭ならびに浸炭＋従来ショットピーニング後
ＣＢＮホイール研削したものに比べると６〜８倍に向上
している。なおピッチング疲労寿命はＥ／Ｇ ＭＡＸ
）ルク５ｔｈギヤ連続高速耐久試験３５００〜４００
０ｒｐｍで行なった。
ル研削仕上した本発明の歯車は、浸炭のままのものに比
べ、歯面のピッチング疲労寿命は１３〜１６倍に向上し
ている。浸炭ならびに浸炭＋従来ショットピーニング後
ＣＢＮホイール研削したものに比べると６〜８倍に向上
している。なおピッチング疲労寿命はＥ／Ｇ ＭＡＸ
）ルク５ｔｈギヤ連続高速耐久試験３５００〜４００
０ｒｐｍで行なった。
ショットピーニングのアークハイトは、第３図のグラフ
に示すようにショット粒硬度及び投射時間により定まり
、上記の条件によるショットピーニングのアークハイト
は０．５０〜０．８０ｍｍである。なお、同グラフに示
すように、従来用いていたショット粒硬度Ｈｖ４５０の
ショット粒の場合、アークハイトは最大でも０．４ ｍ
ｍ程度しか達成できなかった。
に示すようにショット粒硬度及び投射時間により定まり
、上記の条件によるショットピーニングのアークハイト
は０．５０〜０．８０ｍｍである。なお、同グラフに示
すように、従来用いていたショット粒硬度Ｈｖ４５０の
ショット粒の場合、アークハイトは最大でも０．４ ｍ
ｍ程度しか達成できなかった。
また、本発明によるショットピーニングのカバレージは
３００％以上である。
３００％以上である。
ＦＦのファイナルドライブピニオンについてショットピ
ーニング加工後の表面から内部へ向かっての残留応力分
布を測定した。その結果を第４図に示す。ＣＢＮホイー
ルによる３０〜８０μの研削仕上においては、残留応力
のピーク値をはさんで、かなり高い領域の圧縮残留応力
が利用できることがわかる。第５図には本発明の実施例
及び比較例により得られる歯車の曲げ疲れ限度に及ぼす
ＣＢＮホイール研削代（量）の影響を示す図であり、こ
の図によればＣＢＮホイール研削代が３０〜８０μにお
いて歯元曲げ疲れ限度が向上していることがわかる。こ
の研削量８０μは歯′車のかみ合い精度（バックラッシ
、騒音等）や経済性（研削コスト）、肉厚減少による強
度低下（実質的な応力増大）を考慮した最大限の研削量
として限定される。
ーニング加工後の表面から内部へ向かっての残留応力分
布を測定した。その結果を第４図に示す。ＣＢＮホイー
ルによる３０〜８０μの研削仕上においては、残留応力
のピーク値をはさんで、かなり高い領域の圧縮残留応力
が利用できることがわかる。第５図には本発明の実施例
及び比較例により得られる歯車の曲げ疲れ限度に及ぼす
ＣＢＮホイール研削代（量）の影響を示す図であり、こ
の図によればＣＢＮホイール研削代が３０〜８０μにお
いて歯元曲げ疲れ限度が向上していることがわかる。こ
の研削量８０μは歯′車のかみ合い精度（バックラッシ
、騒音等）や経済性（研削コスト）、肉厚減少による強
度低下（実質的な応力増大）を考慮した最大限の研削量
として限定される。
自動車用のＦＦ （Ａ／Ｔ 、 Ｍ／Ｔ も含む）ファ
イナルドライブピニオンとリングギヤ対は、ＦＲ用のデ
フハイポイドギヤ対と同様、厳しい負荷応力の条件下に
さらされ、カーライフにわたって信頼性を保証しなけれ
ばならない。
イナルドライブピニオンとリングギヤ対は、ＦＲ用のデ
フハイポイドギヤ対と同様、厳しい負荷応力の条件下に
さらされ、カーライフにわたって信頼性を保証しなけれ
ばならない。
本発明による歯車の製造方法は、高硬度ショットピーニ
ング加工とＣＢＮホイールによる研削仕上加工の組合わ
せであるが水沫により、従来法に比べ歯車の歯元曲げ疲
労強度や作用歯面のピッチング疲労強度を大巾に向上さ
せることができる。
ング加工とＣＢＮホイールによる研削仕上加工の組合わ
せであるが水沫により、従来法に比べ歯車の歯元曲げ疲
労強度や作用歯面のピッチング疲労強度を大巾に向上さ
せることができる。
従って、本発明により製造すれば、部品材質、熱処理条
件の変更あるいは組付構造の設計変更を行なうことなく
、疲労強度を向上することができるため、製造技術及び
コストの点で極めて有利であり、又従来試みられていた
歯車を大きくすることによる高強度化のように車体重量
の増加という問題を生じることもなく、燃費の向上を図
ることもできる。
件の変更あるいは組付構造の設計変更を行なうことなく
、疲労強度を向上することができるため、製造技術及び
コストの点で極めて有利であり、又従来試みられていた
歯車を大きくすることによる高強度化のように車体重量
の増加という問題を生じることもなく、燃費の向上を図
ることもできる。
これらの効果は高硬度ショットピーニング加工による。
表面から内部への深い領域迄にわたっての高い圧縮残留
応力の生成と残留オーステナイトの減少（加工誘起によ
るマハテンサイト変態）と、ＣＢＮ研削ホイールの優れ
た研削性能によるものと考えられる。ＣＢＮホイールに
よる研削面は、研削中にもともと部品に発生していた残
留応力を更に若干高めるといった優れた特徴があるよう
である。尚、疲労強度の向上は、研削仕上加工によるカ
ミ合い精度の向上も見逃せないと考えられる。
応力の生成と残留オーステナイトの減少（加工誘起によ
るマハテンサイト変態）と、ＣＢＮ研削ホイールの優れ
た研削性能によるものと考えられる。ＣＢＮホイールに
よる研削面は、研削中にもともと部品に発生していた残
留応力を更に若干高めるといった優れた特徴があるよう
である。尚、疲労強度の向上は、研削仕上加工によるカ
ミ合い精度の向上も見逃せないと考えられる。
第１図は本発明に係る歯車の曲げ疲労試験の結果を比較
例と対比して示すＳ−Ｎ線図であり、第２図はピッチン
グ疲労寿命結果を比較例と対比して示すグラフであり、 第３図はショットピーニング時間とアークハイトとの関
係を示すグラフであり、 第４図は本発明の実施例及び比較例により得られる歯車
の圧縮残留応力分布特性を示す図であり、第５図は本発
明の実施例及び比較例により得られる歯車の歯元曲げ疲
れ限度に及ぼすＣＢＮホイール研削代の影響を示す図で
ある。
例と対比して示すＳ−Ｎ線図であり、第２図はピッチン
グ疲労寿命結果を比較例と対比して示すグラフであり、 第３図はショットピーニング時間とアークハイトとの関
係を示すグラフであり、 第４図は本発明の実施例及び比較例により得られる歯車
の圧縮残留応力分布特性を示す図であり、第５図は本発
明の実施例及び比較例により得られる歯車の歯元曲げ疲
れ限度に及ぼすＣＢＮホイール研削代の影響を示す図で
ある。
Claims (1)
- 荒歯切工程後の仕上歯切工程において、高周波焼入、浸
炭あるいは浸炭・浸窒焼入焼戻しによる表面硬化処理を
行なった後、ショット粒硬度がＨｖ５５０〜７５０、シ
ョット時間３〜１０分の条件でショットピーニングを行
ない、立方晶窒化ホウ素ホィールで深さ３０〜８０μ研
削することを特徴とする高強度歯車の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8627188A JPH01264727A (ja) | 1988-04-09 | 1988-04-09 | 高強度歯車の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8627188A JPH01264727A (ja) | 1988-04-09 | 1988-04-09 | 高強度歯車の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01264727A true JPH01264727A (ja) | 1989-10-23 |
Family
ID=13882157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8627188A Pending JPH01264727A (ja) | 1988-04-09 | 1988-04-09 | 高強度歯車の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01264727A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0215925A (ja) * | 1988-07-01 | 1990-01-19 | Isuzu Motors Ltd | 歯車強化方法 |
| JPH0295522A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-06 | Mitsubishi Motors Corp | 歯車の製造方法 |
| JPH04201114A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-22 | Nissan Motor Co Ltd | 歯車の歯元加工装置 |
| US5256316A (en) * | 1990-11-27 | 1993-10-26 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Brightening chemical polishing solution for hardened steel article |
| KR20010100133A (ko) * | 2001-10-10 | 2001-11-14 | 주식회사 삼락열처리 | 에널러스 기어의 제조 방법 |
| FR2869246A1 (fr) * | 2004-04-27 | 2005-10-28 | Renault V I Sa | Procede de fabrication de pieces d'un couple conique |
| KR101033069B1 (ko) * | 2009-04-29 | 2011-05-06 | 권오경 | 링기어 제조방법 |
-
1988
- 1988-04-09 JP JP8627188A patent/JPH01264727A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0215925A (ja) * | 1988-07-01 | 1990-01-19 | Isuzu Motors Ltd | 歯車強化方法 |
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| US5477976A (en) * | 1990-11-27 | 1995-12-26 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Brightening chemical polishing solution for hardened steel article and method of chemically polishing said article in the solution |
| JPH04201114A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-22 | Nissan Motor Co Ltd | 歯車の歯元加工装置 |
| KR20010100133A (ko) * | 2001-10-10 | 2001-11-14 | 주식회사 삼락열처리 | 에널러스 기어의 제조 방법 |
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